Hill stability of multi-body systems with a supermassive black hole

超大质量黑洞多体系统的希尔稳定性

基本信息

  • 批准号:
    20J12436
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-04-24 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

系を構成する天体が3つ以上の多体系では,天体の運動は重力相互作用により複雑な時間発展を示す.多体系での天体の運動およびその安定性は,惑星系を対象に,ニュートン力学を用いて古くから研究されてきた.しかし,超大質量ブラックホールを含むような強い重力がはたらく系を対象とした場合,ニュートン力学ではなく一般相対論を用いて天体の運動を議論する必要がある.本研究の目的は,多体系の安定性問題についての議論を一般相対論的に拡張し,相対論的な系にその議論を適用することである.今年度は,相対論的な3体系のHill安定性について,理論とシミュレーションの両面から解析を行い,成果を論文として発表した.理論の面では,3体系のHill安定性の十分条件を一般相対論的に拡張することを試みた.本研究では,ポストニュートン近似を用いて,ニュートンの運動方程式に対する補正項として相対論的効果を考慮した.また,中心天体が公転する天体よりも非常に重い状況を想定し,さらにいくつかの近似を適用することで煩雑な式を簡略化した.その結果,上記の系におけるHill安定性の十分条件を一般相対論的に拡張することに成功した.多体系のHill安定性について一般相対論的な十分条件を求めたのは,本研究が初めてである.シミュレーションの面では,事前に開発していた一般相対論的な多体系の軌道進化計算コードを用いて,中心天体が十分に重い3体系について様々なパラメータを設定して系の安定性を調べた.得られた結果は,理論的に求めた十分条件及びニュートン力学で計算した結果と比較した.全体として,得られた結果は理論的に求めた十分条件をよく再現するものであった.また,本研究で用いたような中心天体が重い系においては,近点移動のタイムスケールと軌道周期を比較することで相対論的効果がHill安定性に与える影響を評価できるということもわかった.
A system consists of more than three bodies, and the motion of the body and the gravitational interaction show the time evolution of the complex. The motion of multi-system celestial bodies and the stability of multi-system celestial bodies are studied in detail. In the case of supermassive gravity, the system of gravity is opposite to the system of gravity, and in the case of mechanics, the general theory of relativity is necessary to discuss the motion of celestial bodies. The purpose of this study is to discuss the stability of multi-systems and to expand the general theory of relativity, and to apply the theory of relativity to the system. This year, the Hill stability of the three systems is discussed. The theory and the surface analysis of the system are carried out. The results are presented in this paper. A theoretical analysis of the Hill stability of a three-dimensional system is presented. In this paper, we consider the effect of the correction term in the equation of motion. The central celestial body is very important. The approximate formula is simplified. As a result, the system described above is very stable under the conditions of general relativity. Hill stability of multi-system is discussed in this paper. The surface of the system is the same as the surface of the system. In advance, the orbital evolution calculation of the multi-system of the general correlation theory is carried out. The central object is very heavy. In the case of the three-system, the stability of the system is adjusted. The result of the calculation is that All of them. In this study, we use the theory of correlation to evaluate the influence of the central body on the stability of the orbit.

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
General relativistic effects on Hill stability of multibody systems: Stability of three-body systems containing a massive black hole
  • DOI:
    10.1103/physrevd.102.124063
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Haruka Suzuki;Y. Nakamura;S. Yamada
  • 通讯作者:
    Haruka Suzuki;Y. Nakamura;S. Yamada
3 体系のHill 安定性に対する一般相対論的効果の影響
3 广义相对论效应对系统希尔稳定性的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Suzuki Haruka;Nakamura Yusuke;Yamada Shoichi;鈴木遼
  • 通讯作者:
    鈴木遼
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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